LC-MS/MS Analysis of Anti-Infectives In Raw and Treated Sewage

Význam tématu

Analýza stopových koncentrací antiinfekčních látek v odpadních vodách je klíčová pro posouzení jejich přítomnosti po fyzikálně-chemické a biologické úpravě. Tyto sloučeniny se v běžných čistírnách hůře odbourávají, což může vést k jejich akumulaci v povrchových vodách a potenciálnímu narušení ekosystémů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout citlivou a robustní LC-MS/MS metodu pro kvantifikaci šesti často předepisovaných antiinfektiv (sulfamethoxazol, trimethoprim, ciprofloxacin, levofloxacin, klarithromycin, azithromycin) v surových i ošetřených odpadních vodách na úrovni nízkých ng/L. Metoda využívá dvojí selekci tranzicí SRM a vyhodnocení poměru jejich impulsů k minimalizaci falešných pozitiv.

Použitá metodika a instrumentace

• Filtrace vzorků přes skleněné (1,2 µm) a celulosové (0,45 µm) membrány;
• Úprava pH na 3 přidáním 50 mM kyseliny mravenčí a 5% roztoku Na2EDTA;
• Spiking surrogate standardem pyrimethaminem (500 ng/L);
• Tandemové SPE: reverzně-fázový (200 mg) nad smíšeným mód SPE (200 mg);
• Eluce ACN:MeOH (1:1) a ACN:MeOH (1:1) s 5 % NH3;
• Koncentrace pod proudem N2 a rekonstituce ve 0,1 % kyselině mravenčí v H2O/MeOH/ACN (90/5/5).

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Surveyor HPLC s kolonou BetaBasic C18 (50×2,1 mm, 3 µm) při 30 °C;
• Thermo Scientific TSQ Quantum Ultra, ionizace ESI+;
• Gradientní eluce s mobilními fázemi A (0,1 % kyseliny mravenčí/voda) a B (0,1 % kyseliny mravenčí/MeOH:ACN 1:1);
• Detekce v režimu SRM s dvěma tranzicemi a optimalizovanými energiemi kolize.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity 0,3–22 ng/L, linearita (r2 ≥ 0,99) při 25–1000 ng/L;
• Recoveries 60–100 % díky kombinaci reverzní fáze a iontové výměny;
• Reprodukovatelné poměry SRM tranzicí (RSD < 10 %), odchylky mezi standardem a vzorkem < 20 % (mimo azitromycin);
• Nalezené koncentrace v influentech 39–276 ng/L, odstranění v čistírně 10–70 %;
• Odhad denních toků v řece Sv. Vavřince dosahoval stovek gramů denně.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje spolehlivou monitoraci stopových antiinfektiv v komunálních odpadních vodách. Díky vysoké selektivitě SRM tranzicí a použití interních standardů je vhodná pro rutinní QA/QC analýzy a environmentální studie.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření analytického panelu o nové generace antibiotik a jejich metabolity;
• Integrace s vysoce rozlišenou hmotnostní spektrometrií pro neznámé zplodiny;
• Využití výsledků v environmentálních rizikových hodnoceních a při tvorbě regulací vypouštění farmak do povrchových vod.

Závěr

Navržená LC-MS/MS metoda pro analýzu antiinfektiv v odpadních vodách prokázala vysokou citlivost, selektivitu a reprodukovatelnost. Kombinace tandem-SPE a dvojí SRM selekce zajišťuje minimalizaci falešně pozitivních výsledků a spolehlivou kvantifikaci ve stopových koncentracích.

Reference

1. Kolpin D.W. et al. Environmental Science & Technology 36:1202–1211 (2002).
2. Hirsch R. et al. Science of the Total Environment 225:109–118 (1999).
3. Metcalfe C.D. et al. Environmental Toxicology & Chemistry 22:2872–2880 (2003).
4. Wilson B.A. et al. Environmental Science & Technology 37:1713–1719 (2003).
5. Richards S.M. et al. Environmental Toxicology and Chemistry 23:1035–1042 (2004).
6. Watts C.D. et al. Analysis of Organic Micropollutants in Water. D. Reidel (1983).
7. Richardson M.L. a Bowron J.M. Journal of Pharmacy & Pharmacology 37:1–12 (1985).
8. Hernandez F. et al. Analytical Chemistry 76:4349–4357 (2004).